CN110988588A - 分布式电网配电线路工作状况监控系统及监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种分布式电网配电线路工作状况监控系统，包括服务器和若干分布式终端，所述分布式终端分布式地设置在分布式电网配电线路的各个监测点。本发明还提供了一种分布式电网配电线路工作状况监控方法，分布式终端采集对应监测点的参数，并将经过预处理的参数以及对应的报警信号数据帧传输至服务器，服务器对分布式终端上传的信息进行分析处理以找到报警信号所对应的监测点信息，并传送至外界的智能终端。本发明的分布式电网配电线路工作状况监控系统及其方法，实现了对分布式电网配电线路的分段监控、对故障点进行隔离筛查、对电网故障进行准确甄别，实现了分布式电网配电线路工作状况的参数采集、数据传输、报警维护等全流程响应。

Description

分布式电网配电线路工作状况监控系统及监控方法

技术领域

本发明涉及电网维护技术领域，尤其涉及一种分布式电网配电线路工作状况监控系统和一种分布式电网配电线路工作状况监控方法。

背景技术

公开号为CN204168005U，主题名称为电网安全风险评估系统的实用新型专利，其技术方案公开了“包括分别位于各个监测点的监测设备以及电网安全风险评估服务器；所述电网安全风险评估服务器与各个所述监测设备无线连接；每一个所述监测设备包括电网电压检测电路、电网电流检测电路、视频采集装置、定位装置、气象数据采集装置以及监控终端RTU”。

然而，以上述实用新型专利为例，在电网维护技术领域，现有的技术方案，存在缺陷。具体地，在电力传输过程，由于输电线受到外力拉扯发生断裂碰到地面，或者绝缘层磨损或有金属尖刺刺入，都会发生漏电，有时发生起火爆炸和人员伤亡，有时候地面有人搬移金属梯子和较长金属杆子碰到架空带电导线，发生触电伤亡事故时有发生。有的线路由于年久失修，特别是山区老房子，老鼠啃咬电线漏电，还有原设计安装导线较细，用户接上了过多的电器，导致导线超载老化严重，由于发生漏电的位置较为分散，且即使有轻微漏电也不能在总闸上安装漏电保护开关，所以当某个地方发生漏电时很难进行排查。

此外，随着太阳能等新能源并网，以及可控硅控制的用电设备，和一些充电设备，这些设备线路发生漏电时不是正弦波，而是一些直流脉动波形，导致电网故障在甄别时存在困难。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，其主要目的在于对整个电力供电网络进行分段监控、对故障点进行隔离筛查、对电网故障进行准确甄别，另一目的在于可实现分布式电网配电线路工作状况的参数采集、数据传输、报警维护等全流程响应，提供了一种分布式电网配电线路工作状况监控系统和一种分布式电网配电线路工作状况监控方法。

其中，一种分布式电网配电线路工作状况监控系统，包括服务器和若干分布式终端，其中：

各所述的分布式终端分布设置在分布式电网配电线路的各个监测点，各所述的分布式终端分别用于采集和预处理其对应监测点的工作参数并生成与所述工作参数对应的报警信号数据帧，且各分布式终端能够将经过预处理的参数以及对应的报警信号数据帧信息传输至服务器；

所述服务器用于接收所述分布式终端经过预处理的参数和对应的报警信号数据帧信息，以及对所述分布式终端上传的信息进行分析处理，以找到报警信号所对应的监测点，并能够将报警信号所对应的监测点信息传送至外界的智能终端。

优选地，所述分布式终端包括处理器模组、漏电流传感器模组、电流传感器模组、温湿度传感器模组和通信模组；所述漏电流传感器模组用于采集漏电流参数，所述电流传感器模组用于采集工作电流参数，所述温湿度传感器模组用于采集温湿度参数；所述处理器模组用于对采集的参数进行预处理，并判断采集的参数是否满足预置的报警条件以生成所述参数对应的报警信号数据帧；所述通信模组用于将所述经过预处理的参数以及对应的报警信号数据帧传输至所述服务器。

优选地，各所述的分布式终端与服务器之间还包括通信基站，用于各所述的分布式终端与服务器之间的数据通信。各所述的分布式终端通过通信基站将采集的参数和所述参数对应的报警信号数据帧信息传输至服务器。

优选地，所述分布式终端与通信基站之间通过Lora通信或NB-IoT通信建立通讯连接。

优选地，所述通信基站可以为2G基站、3G基站或4G基站。

优选地，所述分布式终端还包括数据加密单元，所述数据加密单元用于对所述分布式终端采集的参数进行加密处理。

优选地，所述分布式终端还包括定位装置，所述定位装置用于获取对应监测点的位置信息。

本发明还提供了一种分布式电网配电线路工作状况监控方法，包括以下步骤：

步骤S1：在分布式电网配电线路的各个监测点分布设置分布式终端，以采集分布式电网配电线路的对应监测点的参数；

步骤S2：分布式终端对所采集的参数进行预处理，并生成与所述参数对应的报警信号数据帧，并将经过预处理的参数以及对应的报警信号数据帧信息传输至服务器；

步骤S3：由位于服务器端的监控软件对各所述的分布式终端传输的信息进行分析处理，以找到报警信号所对应的监测点，并将报警信号所对应的监测点信息传送至外界的智能终端。

优选地，所述步骤S1中分布式终端采集的参数包括B型漏电流参数、工作电流参数和环境温湿度参数。

优选地，所述步骤S2中预处理为：处理器模组对采集的参数按照预设的程序运算后，与设置的报警阈值进行比较，超出报警阈值则生成与所述参数对应的报警信号数据帧。

优选地，所述步骤S2中，每隔P分钟，各所述的分布式终端根据优先级排序：报警信号数据帧、预处理之后的参数进行打包、传输到数据加密单元加密后上传至所述服务器。

优选地，P取值为1～4。

优选地，所述步骤S2中，各所述的分布式终端通过通信基站将预处理之后的参数和所述参数对应的报警信号数据帧传输至服务器。

优选地，所述步骤S1中，各所述的分布式终端采集的参数还包括对应监测点的位置信息。

优选地，所述步骤S2中，各所述的分布式终端将预处理之后的参数和报警信号数据帧打上时间戳之后再传输到数据加密单元。时间戳具体表示为发送该参数的时间，具体到分，采用24小时计。

优选地，所述步骤S3中，所述服务器通过短信和/或邮件的形式将报警信号所对应的监测点传送至外界的智能终端。

本发明的分布式电网配电线路工作状况监控系统及其监控方法，其有益效果在于，通过分布式安装在输电线路的各个监测点的分布式终端，采集各监测点的工作参数，从而满足每条线路的分段监控。同时，将分布式终端采集到的各项参数进行预处理后发送到指定的服务器对各个监测点上传的信息进行分析处理，以便准确、快速地找到故障点而通知维护人员进场维护，从而实现对故障点进行隔离筛查、对电网故障进行准确甄别。

附图说明

图1是本发明优选实施例的监控系统及方法流程框图；

图2是本发明优选实施例的处理器模组的电路结构示意图；

图3是本发明优选实施例的Lora通信模组的电路结构示意图；

图4是本发明优选实施例的漏电流传感器及其外围电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1至图4，图1示出了本发明优选实施例的分布式电网配电线路工作状况监控系统及其方法的相关流程，图2至图4分别示出了本发明所涉及的部分电路结构，本发明所涉及的电路结构均为现有技术。

本发明优选实施例的分布式电网配电线路工作状况监控系统，如图1所示，包括：服务器和若干分布式终端。其中，各分布式终端分布式地设置在分布式电网配电线路的各个监测点，分布式终端用于采集并且预处理分布式电网配电线路的对应监测点的参数，生成参数对应的报警信号数据帧，并将经过预处理的参数以及对应的报警信号数据帧信息传输至服务器；服务器用于接收分布式终端经过预处理的参数以及对应的报警信号数据帧；并对分布式终端上传的信息进行分析处理，以找到报警信号所对应的监测点，并将报警信号所对应的监测点信息传送至智能终端。本发明通过在分布式电网配电线路的各个监测点设置分布式终端，采集各段线路的实时工作参数，实现对电网配电线路的分段监控；分布式终端对采集的各项参数进行预处理和故障判断之后，发送到服务器对各个监测点上传的信息进行分析处理，以便准确、快速地找到故障点而通知维护人员进场维护。

作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：

在本实施例中，分布式终端包括处理器模组、漏电流传感器模组、电流传感器模组、温湿度传感器模组和通信模组；漏电流传感器模组用于采集漏电流参数，电流传感器模组用于采集工作电流参数，温湿度传感器模组用于采集温湿度参数；处理器模组用于对采集的参数进行预处理，并判断采集的参数是否满足预置的报警条件以生成参数对应的报警信号数据帧；通信模组用于将经过预处理的参数以及对应的报警信号数据帧信息传输至服务器。其中，漏电流传感器模组采集的工作参数包括表征为正弦波波形的漏电故障，以及表征为直流脉动波形的漏电故障。

在本实施例中，各分布式终端与服务器之间还包括通信基站，通信基站用于各分布式终端与服务器之间的数据通信。各分布式终端通过通信基站将采集的参数和各参数对应的报警信号数据帧信息传输至服务器。

其中，通信基站可以为2G基站、3G基站或4G基站，优选为4G基站，通信传输速度快，可靠性高。

在本实施例中，通信模组采用Lora通信模组或采用NB-IoT通信模组。分布式终端与通信基站之间通过Lora通信或NB-IoT通信建立通讯连接；若通信模组采用Lora通信模组，则分布式终端与通信基站之间还设有基站网关。其中，通信模组优选采用Lora通信模组，本发明的Lora通信模组的电路结构如图3所示，其具有如下优点：低功耗、传输距离远，易于建设和部署，抗干扰度强，电池寿命长，成本极低。

在本实施例中，分布式终端还包括数据加密单元，数据加密单元用于对分布式终端采集的参数进行加密处理，保证数据安全传输。采用的加密模型包括：国密算法SM2、SM4等。

在本实施例中，分布式终端还包括定位装置，对发生故障的监测点进行定位，便于维护工作的进行。

在本实施例中，服务器设有监控软件，由监控软件对分布式终端上传的信息进行扫描、筛查，以找到报警信号所对应的监测点。

在本实施例中，服务器采用国家电网公司的服务器。

在本实施例中，智能终端可以为手机、电脑或平板电脑，便于维护人员实时查看配电线路各监测点的工作状况。

在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。

本发明还提供了一种分布式电网配电线路工作状况监控方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤S1：在分布式电网配电线路的各个监测点分布式地设置分布式终端，各分布式终端采集分布式电网配电线路的对应监测点的工作参数；

步骤S2：分布式终端对所采集的工作参数进行预处理，并生成与工作参数对应的报警信号数据帧，并将经过预处理的参数和对应的报警信号数据帧信息传输至服务器；

步骤S3：服务器对各分布式终端传输的信息进行分析处理，以找到报警信号所对应的监测点，并将报警信号所对应的监测点信息传送至外界的智能终端。

本发明通过各个监测点设置的分布式终端采集各段线路的实时工作参数，实现对电网配电线路的分段监控；分布式终端对采集的各项参数进行预处理和故障判断之后，发送到服务器，对各个监测点上传的信息进行分析处理，以便准确、快速地找到故障点而通知维护人员进场维护，实现对故障点进行隔离筛查、对电网故障进行准确甄别。

作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：

在本实施例中，步骤S1中分布式终端采集的参数包括B型漏电流参数、工作电流参数和环境温湿度参数。其中，B型漏电流参数包括表征为正弦波波形的漏电故障，以及表征为直流脉动波形的漏电故障。

在本实施例中，步骤S1中分布式终端采集的参数还包括对应监测点的位置信息，对发生故障的监测点进行定位，便于维护工作的进行。

在本实施例中，步骤S2中预处理为：处理器模组对采集的参数按照预设的程序运算后，与设置的报警阈值进行比较，超出报警阈值则生成与所述参数对应的报警信号数据帧。

在本实施例中，步骤S2中每隔P分钟，各分布式终端根据优先级排序：报警信号数据帧、采集的参数，将报警信号数据帧信息和经过预处理的参数打包、传输到数据加密单元加密后上传至指定的服务器，采用的加密模型包括：国密算法SM2、SM4等。当频繁报警、频繁上传数据等情况下，流量、功耗增加，保证优先级高的数据上传，同时定期上传数据的间隔延长。

其中，P取值为1～4，通常情况下P的取值为2，便于及时筛查故障信息，同时又不会造成大量数据堆积，影响通信传输过程。

在本实施例中，步骤S2中各分布式终端通过通信基站将采集的参数和各参数对应的报警信号数据帧传输至服务器。

其中，若分布式终端的通信模组采用NB-IoT通信模组，则通过移动运营商的通信基站将信息传送到指定的服务器；若分布式终端的通信模组采用LoRa通信模组，则先将信息传送到基站网关，基站网关再通过移动运营商通信基站的GPRS通信将信息传到指定的服务器。

在本实施例中，步骤S2中各分布式终端将预处理之后的参数和报警信号数据帧信息打上时间戳之后再传输到数据加密单元。时间戳具体表示为发送该信息的时间，具体到分，采用24小时计。将信息打上时间戳，结合加密模型，保证了数据的安全传输，同时能够让用户及时了解对应数据。

在本实施例中，步骤S3一旦找到发生故障的线路段，服务器通过短信和/或邮件的形式将报警信号所对应的监测点传送至智能终端，便于维护人员实时查看配电线路各监测点的工作状况，维护人员能够及时去现场进行排查维修。

在本实施例中，步骤S3由位于服务器端的监控软件对各分布式终端传输的信息进行扫描、筛查，以找到报警信号所对应的监测点。监控软件不仅可以监控各个监控点的表征为正弦波波形的漏电故障，还可监控各个监控点的表征为直流脉动波形的漏电故障。

在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。

值得一提的是，本发明涉及的通信基站等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分布式电网配电线路工作状况监控系统，其特征在于，包括服务器和若干分布式终端，其中：

各所述的分布式终端分布设置在分布式电网配电线路的各个监测点，各所述的分布式终端分别用于采集和预处理其对应监测点的工作参数并生成与所述工作参数对应的报警信号数据帧，且各分布式终端能够将经过预处理的参数以及对应的报警信号数据帧信息传输至所述服务器；

所述服务器用于接收所述分布式终端经过预处理的参数和对应的报警信号数据帧信息，以及对所述分布式终端上传的信息进行分析处理以找到报警信号所对应的监测点，并能够将报警信号所对应的监测点信息传送至外界的智能终端。

2.如权利要求1所述的一种分布式电网配电线路工作状况监控系统，其特征在于，所述分布式终端包括处理器模组、漏电流传感器模组、电流传感器模组、温湿度传感器模组和通信模组；所述漏电流传感器模组用于采集漏电流参数，所述电流传感器模组用于采集工作电流参数，所述温湿度传感器模组用于采集温湿度参数；所述处理器模组用于对采集的参数进行预处理，并判断采集的参数是否满足预置的报警条件以生成与所述参数对应的报警信号数据帧；所述通信模组用于将所述经过预处理的参数以及对应的报警信号数据帧传输至所述服务器。

3.如权利要求2所述的一种分布式电网配电线路工作状况监控系统，其特征在于，还包括通信基站，所述通信基站用于各所述的分布式终端与服务器之间的数据通信。

4.如权利要求2所述的一种分布式电网配电线路工作状况监控系统，其特征在于，所述通信模组为Lora通信模组或NB-IoT通信模组。

5.如权利要求1所述的一种分布式电网配电线路工作状况监控系统，其特征在于，所述分布式终端还包括数据加密单元，所述数据加密单元用于对所述分布式终端采集的参数进行加密处理。

6.如权利要求1所述的一种分布式电网配电线路工作状况监控系统，其特征在于，所述分布式终端还包括定位装置，所述定位装置用于获取对应监测点的位置信息。

7.一种分布式电网配电线路工作状况监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：在分布式电网配电线路的各个监测点分布设置分布式终端，以采集分布式电网配电线路的对应监测点的参数；

步骤S2：分布式终端对所采集的参数进行预处理，并生成与所述参数对应的报警信号数据帧，并将经过预处理的参数以及对应的报警信号数据帧信息传输至服务器；

步骤S3：由服务器对各所述的分布式终端传输的信息进行分析处理，以找到报警信号所对应的监测点，并将报警信号所对应的监测点传信息送至外界的智能终端。

8.如权利要求7所述的一种分布式电网配电线路工作状况监控方法，其特征在于，所述步骤S1中分布式终端采集的参数包括B型漏电流参数、工作电流参数和环境温湿度参数。

9.如权利要求7所述的一种分布式电网配电线路工作状况监控方法，其特征在于，所述步骤S2中还包括以下附加技术特征至少之一：

所述步骤S2中预处理为：处理器模组对采集的参数按照预设的程序运算后，与设置的报警阈值进行比较，超出报警阈值则生成与所述参数对应的报警信号数据帧；

所述步骤S2中，每隔P分钟，各所述的分布式终端根据优先级排序：报警信号数据帧、采集的参数进行打包、传输到数据加密单元加密后上传至所述服务器；

所述步骤S2中，各所述的分布式终端通过通信基站将预处理之后的参数和报警信号数据帧传输至服务器。

10.如权利要求9所述的一种分布式电网配电线路工作状况监控方法，其特征在于，所述步骤S1中，各所述的分布式终端采集的参数还包括对应监测点的位置信息；

所述步骤S2中，各所述的分布式终端将预处理之后的参数和报警信号数据帧打上时间戳之后再传输到数据加密单元；

所述步骤S3中，所述服务器通过短信和/或邮件的形式将报警信号所对应的监测点信息传送至外界的智能终端。

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